Plastocyanin diffusion in the thylakoid lumen and its binding to cytochrome f (a subunit of the membrane b6f complex) were studied with a direct multiparticle simulation model that could also take account of their electrostatic interaction. Experimental data were used to estimate the model parameters for plastocyanin–cytochrome f complexing in solution. The model was then employed to assess the dependence of the association rate constant on the dimensions of the lumen. Highest rates were obtained at a lumen span of 8–10 nm; narrowing of the lumen below 7 nm resulted in drastic deceleration of complexing. This corresponded to the experimentally observed effect of hyperosmotic stress on the interaction between plastocyanin and cytochrome f in thylakoids.
Most biological functions, including photosynthetic activity, are mediated by protein interactions. The proteins plastocyanin and cytochrome f are reaction partners in a photosynthetic electron transport chain. We designed a 3D computer simulation model of diffusion and interaction of spinach plastocyanin and turnip cytochrome f in solution. It is the first step in simulating the electron transfer from cytochrome f to photosystem 1 in the lumen of thylakoid. The model is multiparticle and it can describe the interaction of several hundreds of proteins. In our model the interacting proteins are represented as rigid bodies with spatial fixed charges. Translational and rotational motion of proteins is the result of the effect of stochastic Brownian force and electrostatic force. The Poisson–Boltzmann formalism is used to determine the electrostatic potential field generated around the proteins. Using this model we studied the kinetic characteristics of plastocyanin–cytochrome f complex formation for plastocyanin mutants at pH 7 and a variety of ionic strength values.
Работа посвящена компьютерной имитационной модели диффузии и взаимодействия белков пластоцианина и цитохрома f в растворе. Модель является многочастичной и позволяет моделировать несколько сотен белков в растворе. С помощью данной модели мы изучали кинетические характеристики образования комплекса пластоцианин-цитохром f для мутантов пластоцианина для различных значений pH и ионной силы раствора.
Работа посвящена разработке метода прямого компьютерного моделирования диффузии белков-подвижных переносчиков электрона и их взаимодействия с другими белками и белковыми комплексами в трехмерном пространстве. Метод является развитием метода прямого моделирования электронного транспорта в тилакоидной мембране, описанным ранее. Построена трехмерная компьютерная модель взаимодействия подвижного переносчика электрона белка пластоцианина с белком цитохромом f (одним из компонентов цитохромного комплекса) в растворе. Построенная модель позволила изучить влияние ионной силы на кинетические характеристики взаимодействия пластоцианина и цитохрома f.